ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Деформационные свойства материалов из "Механические свойства сталей и сплавов при нестационарном нагружении " Свойства материала, определяющие его реакцию на внешнее механическое воздействие, называют механическими. В механике материалов принято разделять эти свойства на деформационные (определяющие связь между напряжением, деформацией, температурой и временем) и прочностные (характеризующие условия накопления повреждения и разрушение). Обычно используемое предположение о том, что первые можно изучать независимо от вторых, является удобной идеализацией. Для конструкционных сплавов она приемлема практически до последнего этапа нагружения непосредственно предшествующего разрушению. Для других материалов (например графитов), наоборот, влияние процессов рассеянного разрушения на характеристики деформирования отмечается почти с самого начала нагружения. [c.17] Закон упругости в форме (А1.1) справедлив, пока напряжение не достигает значения, называемого пределом упругости. Напряжение, до которого справедливо линейное соотношение (А1.2) (закон Гука), называют пределом пропорциональности. Эти определения условны, поскольку отклонения от законов можно обнаружить тем раньше, чем большей чувствительностью обладают используемые измерительные средства. Критерии и допуски, применяемые при практическом определении указанных механических характеристик, регламентированы стандартом (ГОСТ 1497-84). [c.18] Остаточной деформацией называют деформацию е°, сохраняющуюся после разгрузки, — возвращения в начальное состояние, характеризующееся значениями о = О, Т = Tq. Поскольку в образце упругая (А 1.5) и тепловая (А 1.4) составляющие деформации при разгрузке исчезают, остаточная деформация является неупругой. Но следует иметь в виду, что неупругая деформация существует [и может быть определена с помощью выражения (А 1.6)] в любой момент нагружения. И не всегда остаточная деформация равна неупругой деформации в момент начала разгрузки, поскольку при определенных условиях процесс разгрузки может также сопровождаться неупругим деформированием. [c.19] Обычно полагают, что материалы (в частности конструкционные сплавы) обладают смешанными свойствами — пластичностью и ползучестью. Следовательно, в общем случае деформация материала может состоять из склерономной и реоном-ной составляющих. Однако в последнее время все более распространенным становится мнение, что любая неупругая деформация реономна представление о пластичности (мгновенной пластической деформации) фактически является определенной идеализацией. Но оно действительно удобно при решении многих инженерных задач. [c.20] Заметим, что упругое тело склерономно. Вязкое тело, обладающее свойством постепенного исчезновения остаточной деформации, называют вязкоупругим. Согласно приведенным выше определениям, такое тело является неупругим и чисто рео-номным. [c.20] Диаграммой, или кривой деформирования материала, называют график зависимости, связывающий напряжение и деформацию при заданной программе внешнего воздействия. Диаграмма деформирования при пропорциональном нагружении, полученная при постоянных скорости деформации и температуре, представляет собой обобщенную характеристику материала, отражающую его сопротивление упругому и пластическому деформированию вплоть до начала разрушения. Такую диаграмму обычно получают при испытаниях на растяжение или на чистый сдвиг (основные типы испытаний), а также при испытаниях на сжатие (последнее — обычно только для хрупких материалов). [c.20] Построение условной и истинной диаграмм однократного деформирования, их математическое описание будет рассмотрено в гл. АЗ. Там же будет изложена методика определения условных и истинных характеристик сопротивления пластическому деформированию и разрушению. [c.21] Релаксацией напряжений (или кратко — релаксацией) называют постепенное снижение напряжений, связанное с развитием во времени деформации ползучести в условиях, когда на полную деформацию образца наложено ограничение. Релаксацию будем называть чистой, если процесс падения напряжений происходит при постоянной температуре и силовая деформация, заданная при начальном нагружении, по условию сохраняется постоянной в течение всего времени (ё= 0). Процесс релаксации напряжений в структурно-устойчивых сплавах полностью и однозначно определяется накоплением деформации ползучести при изменяющемся напряжении, В структурно-неустой-чивых сплавах связь между этими процессами должна учитывать также объемные изменения, происходящие при фазовых превращениях. [c.21] При проектировании конструкций, работающих в условиях повышенных температур, необходимо предусмотреть меры, ограничивающие в допустимых пределах деформацию, накапливаемую вследствие ползучести за заданный ресурс работы, а также исключить возможность преждевременного разрушения. Время до разрушения в этих условиях зависит от величины действующего напряжения и температуры. Соответственно пределом длительной прочности называется напряжение, которое гцж данной температуре приводит к разрушению образца за заданное время. [c.22] Повторно-переменное, в частности циклическое, нагружение выявляет широкий комплекс реологических свойств материалов (закономерностей пластичности и ползучести), для которого характерно существенное влияние программы нагружения на неупругие деформации. [c.22] Одной из важных особенностей циклического деформирования является циклическое упрочнение (или, наоборот, разупрочнение), наблюдаемое как постепенное изменение формы кривых циклического деформирования в последовательных полуциклах (полуциклом в простом цикле нагружения называют этап деформирования, ограниченный двумя реверса- ми скорости деформации). Одновременно с эволюциех формы диаграммы может происходить постепенное смещение петли гистерезиса (ее вышагивание ). Указанные особенности поведения материала при циклическом нагружении привели к необходимости испытания образцов в двух альтернативных (контрастных) ситуациях. Различают циклическое нагружение мягкое (с ограничениями по напряжению), ижесткое (с ограничениями по деформации). [c.22] Поскольку циклическое упрочнение одновременно и практически в равной мере проявляется в обоих направлениях деформирования, его обычно рассматривают как изотропное. Однако, строго говоря, его правильнее было бы называть квази-изотропным, поскольку, как показали исследования, изотропия относится лишь к данному виду напряженного состояния при переходе к другому виду (например от циклического растяжения-сжатия к циклическому кручению) обнаруживается, что достигнутая степень упрочнения здесь меньше, чем при испытаниях в условиях второго вида напряженного состояния. [c.23] У конструкционных сплавов процесс циклического упрочнения (или разупрочнения) в большинстве случаев носит затухаю-Ш.ИЙ асимптотический характер и практически прекраш,ается после первых 10—20 (в зависимости от материала) циклов нагружения. Обычно стабилизация формег кривой деформирования наступает при числе циклов, во много раз меньшем числа циклов ДО разрушения. [c.23] Эту классификацию правильнее относить не к материалам, а к их состояниям, поскольку один и тот же материал в зависимости от температуры испытаний и предшествовавшей термомеханической обработки может проявлять себя по-разному. [c.24] Следует также иметь в виду, что стабилизация кривых деформирования происходит применительно к условиям заданного цикла любое его изменение, в частности увеличение размаха деформаций или напряжений, может приводить к дополнительному циклическому упрочнению или разупрочнению. Смена формы цикла (например включение выдержек в один или оба полу-цикла) также приводит к возникновению переходного процесса перед новой стабилизацией. Однако по продолжительности (числу циклов) переходные процессы обычно намного короче начального этапа стабилизации. [c.24] В ряде случаев зависимость стабилизированной кривой циклического деформирования от размаха деформаций оказывается довольно слабой (особенно при размахах, не превышающих 1—2 %), поэтому с некоторым приближением принимают, что существует единая кривая циклического деформирования. Это удобное для инженерных расчетов допущение получило название гипотезы обобщенной кривой циклического деформирования [24]. Однако часто отклонение кривых оказывается существенным. [c.24] В практике, в особенности зарубежной, широко используется представление результатов испытаний в форме циклической кривой, характеризующей зависимость между амплитудами напряжений и деформаций, полученную в испытаниях при разных значениях размаха деформации (в мягком цикле — напряжения). Обычно такую кривую строят для состояния циклической стабилизации. Если кривая циклического деформирования не стабилизируется, то циклическую кривую строят по данным, отвечающим номерам циклов, равным примерно половине соответствующих долговечностей. Совпадение циклической кривой с построенной в половинном масштабе (по обеим осям) кривой деформирования в полуцикле с максимальным размахом (рис. А 1.3) свидетельствует о том, что обобщенная кривая существует, по крайней мере, в рамках принятой точности измерений. [c.24] Действительно, в случае такого совпадения одна и та же зависимость в равной степени связывает между собой как текущие значения напряжений и деформаций в цикле, так и амплитуды. Циклические кривые, отвечающие разным номерам полу-пдклов, и диаграммы начального деформирования иллюстрируют характер эволюции диаграммы в процессе циклического деформирования — упрочнение, разупрочнение либо стабилизацию. [c.25] В результате циклического упрочнения (как и разупрочнения) изменения претерпевают и кривые ползучести материала. Это иллюстрирует рис. А1.4, на котором представлены кривые ползучести нержавеющей стали, полученные для ее исходного состояния (7) и после стабилизации (2). [c.25] Вернуться к основной статье